MISFOLDING PROTEIN DISEASESUMMARYPrion : structure and functionPrion 的致病機制: PrPCPrPSCDiseaseMisfolding protein 的修正Disease: Kuru,CJD,Parkinson,AD疾病的檢查 1 Prion : structure and function2 Prion 蛋白的結構Prion位於神經細胞的表面，是一種醣蛋白，以glycophosphatidyl(GPI)與細胞膜連結。PrPC 的主要結構為-helix ，而PrPsc則以-sheet 作為主要構成要件 左圖：PrPC 右圖： PrPsc3 PrPcPrPsc型態型態不聚合為纖維類大分子不聚合為纖維類大分子大量聚合為大分子大量聚合為大分子蛋白酶蛋白酶K高度敏感，不具抗性，無高度敏感，不具抗性，無感染性感染性部分消化，移去部分消化，移去N端端67個個a.a.residue，產生，產生PrP27-30，PrPsc和和PrP27-30均均有感染性有感染性存在位置存在位置细胞表面细胞表面细胞内细胞内半衰期半衰期短短長長二级结構二级结構42%3%38%43%4 Prion 的致病機制5 PrPC轉形成PrPSC 之後造成PrPSC的自動聚合現象形成的PrPSC本身或其聚合體會再去誘導PrPC轉形成PrPSC6 PrPC PrPSC7 假說一PrPc無法直接轉變成PrPsc，必須靠著外來的PrPsc誘導其”refolding”成PrPsc，經由heterodimer變成homodimer，進而再誘導其他正常的PrPc轉形 8 假說一9 假說二平時的平衡狀態已經有少許PrPsc存在，當少數幾個PrPsc互相結合形成一個oligomer時，便可以當成如結晶時的晶種，或像是種子一樣，如此一來會召集更多的PrPsc並且把正常的PrPc也轉形成PrPsc，進而成長為澱粉體（amyloid）。 10 假說二11 PrPsc 誘變 PrPc結晶理論，結晶理論，PRPSCPRPSC進入神經細胞後，就取代原進入神經細胞後，就取代原本的本的PRPCPRPC成為晶種，使得以後製造的蛋白質成為晶種，使得以後製造的蛋白質結構仍仿造結構仍仿造PRPSCPRPSC的形式，故細胞將充滿不正的形式，故細胞將充滿不正常的常的PROTEINPROTEIN。12 DISEASEnPrPsc進入細胞之後，會引誘細胞製造大量的PrPsc造成神經細胞死亡，大量的神經細胞死亡，在病理切片染色下，顯微鏡可以看到很多的空洞，故顯示出海綿狀的腦部。13 Misfolding protein 的修正14 正常人體該如何排解正常人體該如何排解misfolded protein？15 n細胞會利用酵素如chaperones 或 heat shock proteins保護其蛋白質不受熱的影響而變質（denaturing）。這兩種蛋白質可協助其他蛋白質摺疊跟維持在摺疊狀態。Chaperone的作用就是:n1.分離獨立的蛋白分離獨立的蛋白，因此他們的摺疊就不會其他蛋白間的交互作用打擾。n2.給蛋白質重新摺疊（給蛋白質重新摺疊（refold）的機會。）的機會。 Chaperone可以防止蛋白質沉澱成不可溶且沒有規律的聚集。16 試管中的蛋白質在試管中的蛋白質在有有chaperones跟無跟無chaperones的比較的比較 17 Chaperones簡介簡介n協助非共價鍵的摺疊或聚集大分子結構的蛋白。 nchaperones可以摺疊新形成的蛋白質 n無效的結構。 nchaperones可以修復錯誤摺疊造成的潛在損害。 nchaperones會防止剛生成的多肽鏈聚集成無效的結構。 18 19 狂牛症除了先天遺傳感染外，有一種感染途徑是變種prion(PrPsc)進入腦部趁正常PrPc將折疊打開時改變PrPc結構,熱休克蛋白(GroE1)無法修正錯誤造成。20 Disease21 庫賈氏症庫賈氏症 人類庫茲德-賈克氏病(Creutzfeldt-Jakob disease)，以下簡稱庫賈氏病(CJD)。在1920年代初期首先被報告，為一種相當罕見的疾病，發生率約為每百萬人口0.51名病例。22 庫賈氏症之特點庫賈氏症之特點n大腦皮質產生空泡化退化，使大腦組織呈現海綿狀，又稱海綿樣腦症(spongiform encephalopathy，SE)。n若將患者的腦組織接種於實驗動物大腦中，經過一段潛伏期也會造成該實驗動物發病，因而稱為傳播性海綿樣腦症(transmissible spongiform encephalopathy，TSE)。n此病並非病毒感染引起，而是由一種具感染性的變性蛋白質PrPSC(scrapie Prion Protein)，會將神經細胞內正常的蛋白質PrPC (Cellular Prion Protein)轉化成PrPSC而以等比級數的速度累積在神經細胞內，終使腦組織變成海綿樣。n此些TSE疾病又統稱為普利旺病(Prion disease)，英文Prion取意於感染性蛋白(proteinaceous infectious particles)。所有型式的TSE在實驗上皆是可傳染的。23 機制圖片24 症狀症狀n病發初期 : 類似痴呆症狀。n病程進展 : 除了上述症狀會逐漸惡化外，患者的四肢與軀幹會有劇烈之抽動(肌躍症)，此外視力模糊、肢體無力、麻木感、癲癇也可發生。n末期 : 嚴重癡呆為主。病人經常在疾病末期不說話也不會動，在大部份的案例病人通常從症狀開始至幾個月內即會死亡。n庫賈氏病無論如何皆會致死。n此病在病發後病程極快，大部份患者在一年內死亡，而不像老年癡呆症可以一拖數年。25 四種模式四種模式n庫賈氏病病因有四個模式：n(1) 散發性 n(2) 遺傳性n(3) 醫源性 n(4)新類型庫賈氏病（new variant CJD, nv-CJD)26 醫源性醫源性n由各種醫療行為所造成的感染n其中報導最多的是在注射萃取自人類屍體之腦下垂體荷爾蒙後發病的個案，目前英美法日等國已有45例以上的病例報告。n國內尚未証明有醫源性感染病例。27 Distribution of infectivity in the human bodyInfectivitycategoryTissues,secretions,andexcretionsHigh infectivityBrain, spinal cord, eyeLow infectivityCSF, kidney, liver, lung, lymph node/spleen, placentaNo detectable infectivityAdipose tissue, adrenal gland, gingival tissue, heart muscle, intestine, peripheral nerve, prostate, skeletal muscle, testis, thyroid, tears, nasal mucous, saliva, sweat, serous exudate, milk, semen, urine, feces, bloodData based on primates inoculated with CJD tissues and naturally occurring animal TSEs(WHO, 2000)28 新類型庫賈氏病新類型庫賈氏病n至今，沒有可讓人信服的事實證明搔癢症或其他動物的海綿樣腦症會直接傳染給人類。但是站在公共衛生與感染控制的觀點，不可忽視這個可能性。29 CJD不正常正常30 狂牛症狂牛症31 原因原因q因為牛,吃了含患有羊搔症的羊的骨粉所摻的飼料,而產生異種間疾病的傳染.qTSE在牛身上發生,稱之為狂牛症-BSE32 病理病理n牛隻的行為類似人類庫賈氏病，對一些聲音與刺激特別敏感，走路不穩，肩部、頸部、四肢會有肌躍現象，腦電圖在枕部有高振幅的慢波。33 KURU34 歷史歷史n骷髏症(Kuru)最早於1950年發現於新幾內亞的部落，該部落有攝食死亡親戚的腦和組織的習慣。在澳洲政府禁止食人行為後，骷髏症也就消失了。35 n骷髏症的症狀為患者的腦部組織會產生空洞、海綿化，並導致腦部退化、肌肉失去協調和痴呆，然後死亡。36 比較n骷髏症和庫賈氏症相似，但庫雅氏症為全球性的疾病，約有一百萬分之一的人會得此病，通常發生在50歲以上的人。 37 朊毒體蛋白朊毒體蛋白 38 朊毒體蛋白朊毒體蛋白n又被稱為病原性蛋白顆粒或毒蛋白子，此病原體可藉由被感染的動物組織或遺傳來進行傳播。n和其他傳染病病原體不同的是，朊毒體蛋白並不是病毒，不需要DNA或RNA進行複製，也無法用抗生素消滅。n朊毒體蛋白也不會導致腦部發炎，只會導致腦部慢性損壞。n而牛隻海綿狀腦病變(狂牛症)的病原體也是朊毒體，有可能經由被感染的組織傳染給人類。39 Histological features of TSEBSEScrapieCJDkuruvCJD40 Degenerative diseasesnParkinson Disease 巴金森症nHuntingtons Disease 漢丁頓式病nAmyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) 肌萎縮側索硬化症 nAlzheimer Disease (AD) 阿滋海默症Huntingtons disease (caudate nucleus and frontal cortex)41 Alzheimer disease 阿滋海默症n阿茲海默症阿茲海默症（Alzheimers disease，簡稱AD）又稱老人痴呆症老人痴呆症，是一種持續性神經功能障礙。n疾病的成因未明，目前沒有準確診斷和有效治療的方法。42 Alzheimer disease 阿滋海默症症狀症狀n逐漸嚴重的認知障礙n最終癱瘓在床。n與呈階梯狀變化（即在某一時刻突發性的惡化）的腦血管性痴呆症不同，其特點是逐漸惡化。43 44 Alzheimer disease不正常正常45 兩類型n家族性阿茲海默症家族性阿茲海默症（Familial AD; FAD）：阿茲海默症中較罕見的類型。多發病於30至60歲之間。 n阿茲海默老年痴呆症阿茲海默老年痴呆症（Senile dementia with Alzheimers type; SDAT）：占阿茲海默症中的絕大多數。通常在老年期（60歲以上）發病。 46 病理病理n阿茲海默症主要是神經細胞的損失（或退化），以及腦中出現類澱粉斑以及神經纖維叢n遺傳因素很重要。並且發現有三種不同體染色體顯性基因與少數家族性、早發性AD有關。這三種分別是：Presenilin 1, Presenilin 2, Amyloid Precursor Proteinn晚發性AD（LOAD）只找到一個易感性基因：the epsilon 4 allele of the APOE gene。發病的年紀有50%的遺傳性n在病理學上顯示出腦組織萎縮、大腦皮質出現老年斑等現象。研究發現老年斑是澱粉樣蛋白的沉積所造成 47 48 Parkinson disease（巴金森症）病因病因n帕金森氏症是一種慢性的中樞神經系統失調。n它的病因目前仍不明，推測和大腦底部基底核(basal ganglia)以及黑質(substantial nigra)腦細胞快速退化，無法製造足夠的神經引導物質多巴胺(Dopamine)和膽鹼作用增強有關。n腦內需要多巴胺來指揮肌肉的活動；缺乏足夠的多巴胺就產生各種活動障礙。49 症狀n靜止時顫抖(resting tremor) n單邊或雙邊的手臂會不由自主地抖動。雙腿、雙腳或下巴也會有抖動的現象。 n強直(rigidity) n中樞性的持續性肌緊張，導致肌肉疼痛或是身體無法伸直。 n運動不能（akinesia）和運動遲緩(bradykinesias) n呈現面部表情呆滯，足部蜷縮等癥狀 n姿勢保持反射障礙(postural instability) n細碎步行、平衡感差，病人常因缺乏平衡感而跌倒。n捻藥丸動作50 Parkinson Disease GrossDepigmentation of the substantia nigra in PD (left). Normal sustantia nigra (right)51 診斷方法 臨床神經病理檢查52 腦電波出現週期性棘波(periodic sharp wave pattern) 70%會出現此症狀 53 腦脊髓液使用西方點墨法分析用腰椎穿刺抽取病人的腦脊髓液54 腦脊髓液使用西方點墨法分析分析中的腦脊髓液裡的14-3-3蛋白會上升(95%的病患會出現此症狀)但卻不能作為具有特異性的診斷方法因為其它疾病也可能造成14-3-3蛋白的上升55 腦脊髓液使用西方點墨法分析包括皰疹病毒性腦炎腦梗塞或出血蛛網膜下腔出血缺氧性腦損傷等等56 腦脊髓液使用西方點墨法分析但在臨床上要排除其他種會造成14-3-3蛋白上升的疾病是很簡單的 因此這種方式仍可做為對於cjd有強烈支持性的診斷方法57 磁共振成像磁共振成像 腦萎縮58 診斷方法 其它臨床診斷標準59 其它臨床診斷標準進行性失智症肌躍症（myoclonus）視覺性或小腦性運動失調（visual or cerebellar ataxia）錐體路徑/錐體外路徑功能異常（pyramidal/extrapyramidal dysfunction）運動不能性瘖啞（akinetic mutism）60 新型庫賈氏症(new variant cjd)的診斷 腦電波在nv-cjd中是正常的(無典型的週期性棘波)61 磁共振成像枕核丘腦(the pulvinar nuclei of the thalamus) )出現對稱性的高信號 62 扁桃腺活組織檢查 Nv-cjd具有淋巴系統(淋巴結，脾，扁桃腺和闌尾)的參與性 因此可以對這些組織做活體切片找尋出相關蛋白63 腦脊髓液14-3-3一般來說不像散發性cjd一樣具有顯著上升因此對於nv-cjd此種檢查法並不能作為支持性診斷非PRION蛋白64